Biyomedikal Görüntülerin Elde Edilmesi ve Kullanılan Cihazlar

Biyomedikal alanda kullanılan görüntülerin elde edilmesi yöntemi kullanılan cihazlara göre faklılık gösterir. Bu faklılıktan dolayı elde edilen görüntüler de değişmektedir. Çünkü tüm görüntüleme cihazları aynı hedef doğrultusunda görüntüleme yapmaz. Örneğin bilgisayarlı tomografi kemik yapısını göstermede kullanılırken fluoroskopi, genellikle hastanın iç organlarının gerçek zamanlı görüntülerini verir.

Medikal görüntülemenin geçmişi, 1895 yılında Wilhelm Roentgen’in kazara röntgeni keşfetmesine dayanır. Keşif, katot yollu bir tüpün baryum platinocyanide ile kaplanmış bir tabaka kağıdı parlatmasıydı. Hatta tüp ile kağıt tabakası ayrı odalardayken bile durum gerçekleşebiliyordu. Roentgen, tüpün bazı görünmeyen ışınlar yaydığına karar verdi ve bu

ışınlara X adını verdi. Bu ışınları kimyasal olarak kaplanmış bir ele verdiğinde ise kemiklerin görülebildiği fark etti. Gerçekte ilk anatomik radyografi, Şekil 3.3’te görülen Roentgen’in sol elidir. Sonraki yıllarda X-ışını geniş bir kullanım alanı buldu. Ancak daha sonraki yıllarda bu ışının vücuda çok zararlı olan radyasyonu içerdiği tespit edilmiştir.

Şekil 3.3 Roentgenin sol elindeki kemikleri gösteren X-ışını [34]

3.1.1. Fluoroskopi

Fluoroskopi, genellikle hastanın iç organlarının gerçek zamanlı görüntülerinin flouroskop maddesi kullanılarak elde edilmesi yöntemidir. Kontrast maddesi olarak baryum, veya hava kullanarak organların işleyişini gösterir.

Şekil 3.4 Flouroskopi cihazı[34]

Flouroskopi cihazları bir X-ışını kaynağı ile bireyin yerleştirildiği bir flüoresan ekrandan meydana gelir. Ancak modern flouroskopi cihazlarının ekranları, X-ışını güçlendirici

ile monitördeki görüntünün kaydedilmesini ve gösterilmesini sağlayan bir CCD (charge coupled device) kameranın birleşiminden oluşur. Bir radyasyon çeşidi olan X-ışınının kullanımı, hasta açısından potansiyel bir tehlike oluşturduğundan genelde operatörler düşük dozlarda görüntü almayı tercih ederler. Şekil 3.4’te bir flouroskopi cihazı gösterilmiştir.

3.1.2. Manyetik Rezonans(MR)

Bir manyetik rezonans görüntüleme cihazı olan MRI(Magnetic Resonance Instrument), çok güçlü bir mıknatıs kullanarak insan dokusunda bulunan su moleküllerinin hidrojen atomunu kutuplaştırarak uyarması prensibine göre çalışır. Böylece vücuttan, tespit edilebilir bir görüntü sinyali elde eder. MRI üç çeşit elektromanyetik alan kullanır. Bunlar, sabit alan olarak adlandırılan ve hidrojen atomunu kutuplaştıran çok güçlü ve sabit bir manyetik alan ve daha zayıf olup zamanla değişebilen eğim alanları ve hidrojen çekirdeğinin ölçülebilir sinyaller üretmesi için zayıf bir radyo frekansıdır. Bilgisayarlı tomografi gibi manyetik rezonans yöntemi de iki boyutlu ince dilimlerden oluşan görüntüler oluşturduğu için tomografik bir görüntüleme sistemi olarak kabul edilir.

Modern MR cihazları, üç boyutlu gösterim yapma kapasitesine de sahiptir. Ancak bu görüntüler insan gözünün gördüğü gibi gerçek üç boyutlu değil, sadece görüntüye ait dilimlerin üst üste bindirilmiş halidir. Bilgisayarlı tomografiden farklı olarak MR, iyonlaştırıcı radyasyonun kullanımını gerektirmez ve bu nedenle benzer sağlık sorunlarıyla ilişkilendirilmez.

Örneğin, bilinen hiçbir hasta üzerinde uzun zaman etki edecek güçlü sabit alan radyasyonuna rastlanmamıştır. Bu sebeple bireyin maruz kalacağı MR taramalarına bir sınır konulması anlamsızdır. Aynı durum X-ışını veya bilgisayarlı tomografi için söylenemez. Ancak dokuların radyo frekansına maruz kalmasıyla ısınmasından ve kalp pili gibi vücutta önceden var olan yardımcı cihazların varlığından dolayı ortada çok iyi bilinen bir sağlık riski vardır. Bu riskler tamamen aletlerin tasarımı kısmında ve kullanılan tarama protokolünce kontrol edilmektedir.

Bilgisayarlı tomografi ile MR dokunun farklı özelliklerine karşı hassaslaşmıştır. Bu iki teknikten elde edilen görüntüler önemli derecede farklılıklar gösterir. Bilgisayarlı tomografide, görüntü elde edilebilmesi için X-ışınlarının dokunun yoğunluğu tarafından bloke edilmesi gerekir. Bu sebeple yumuşak dokuların görüntü kalitesi çok zayıf olur. Bir MR cihazı sadece hidrojen içeren nesneleri görebilir. Böylelikle kemik gibi kalsiyum içeren bir parça görüntüde görünmeyecek ve yumuşak dokuların görüntüsüne etki etmeyecektir. Bu özellik MR’ı beyin görüntüleri elde etmekte mükemmel bir yöntem kılar. Günümüzde birçok özelleşmiş MR yöntemi geliştirilmiştir: Diffusion MRI, Magnetic Resonance Angiography, Magnetic Resonance Spectroscopy ve Functional MRI. Şekil 3.5’te örnek MRI görüntüleri verilmiştir.

Şekil 3.5 Örnek MR görüntüleri[34]

3.1.3. Nükleer Tıp

Nükleer tıp, tanı ve tedavide açılmış radyoaktif madde kullanılmasıdır. Tanı aşamasında hastaya radyoaktif madde (radionuclides veya pharmaceuticals) uygulanarak, emilen miktar ölçülür. Bu yöntemin en büyük özelliği gamma kamerası kullanılarak görüntünün alınmasıdır.

Ayrıca bu yöntem öncelikle anatomiye ait fizyolojik fonksiyonları göstermesiyle diğer yöntemlerden ayrılır. Şekil 3.6’da örnek bir nükleer tıp görüntüsü verilmiştir.

Şekil 3.6 Örnek bir nükleer tıp görüntüsü[34]

3.1.4. Pozitron Emisyon Tomografisi(PET)

Pozitron emisyon tomografisi (PET), vücudun üç boyutlu görüntüsünü veya haritasını çıkaran bir nükleer tıp görüntüleme işlemidir Pozitron emisyon tomografisinde taramaya rehberlik eden aracı madde; kısa ömürlü, pozitron yayan ve kimyasal olarak metabolik bir aktif molekülle birleşmiş bir radyoaktif izotoptur. Bu madde hastanın kanına enjekte edilir. Ölçüm için geçecek zaman verilen maddeye (genellikle fluorodeoxyglucose) göre değişkenlik gösterir.

Şekil 3.7 PET ile alınmış bir kafatası görüntüsü[34]

3.1.5. Tomografi

Tomografi; sonuçları bir tomogram üzerinde gösterilen, tek düzlem veya dilimin sunulduğu görüntüleme sistemlerinin ortak adıdır. Tomografinin bir çok çeşidi vardır. Bunlar, Doğrusal Tomografi, Çoklu Tomografi, Zonografi, Orthopantomografi bilgisayarlı tomografi olarak gösterilebilir.

Bilgisayarlı Tomography (CAT veya CT), aslen bilgisayarlı eksensel tomografi (Computed Axial Tomography-CAT) olarak bilinen yöntemde sayısal geometrik işleme kullanılarak elde edilen üç boyutlu görüntünün iki boyutlu dilimler haline dönüştürülmesidir.

Modern cihazlar iki boyuta dönüşümün hangi açıdan yapılacağına da izin verir. Hatta üç boyutlu gösterim yapan cihazlar da mevcuttur. Ağır miktarda iyonlaştırıcı radyasyon kullanır.

Bu sebeple hastanın çok defa taranmasında büyük sakınca vardır.

Şekil 3.8 Kafatası kesitlerini gösteren CT

3.1.6. Ultrason

Medikal ultrason, 2 Mhz’den 10 Mhz frekansa kadar yüksek frekanslı ses dalgaları üreterek bunun dokulara etki etmesi ile iki boyutlu görüntü alınmasını sağlar. Görüntü genellikte bir TV monitöründe gösterilir. En sık kullanımı anne karnındaki fetüsün gösterilmesidir. Diğer bir önemli kullanım alanı da karındaki organlar, kalp, kadın genital bölge ve kan damarlarının gösterilmesidir. Anatomik olarak CT ve MRI’dan daha az bilgi içermesine rağmen gerçek zamanlı hareket eden yapıların gösterilmesi üzerinde birçok avantajı vardır.

Ayrıca kullanımı da çok güvenlidir. Hasta radyasyona maruz kalmaz ve ultrasonun bilinen kötü bir etkisi de yoktur. Ayrıca göreceli olarak ucuz ve uygulaması basittir. Gerçek zamanlı hareket eden parçalardan elde edilen görüntüler biyopsi olaylarında rehber olarak kullanılır. Ayrıca doppler özelliğine sahip modern ultrason tarayıcılar atar ve toplar damarlardaki kan akışını da ölçebilir.

Şekil 3.9 Anne karnındaki fötüsü gösteren ultrason görüntüsü [34]